ICS 25. 220. 20 A 29 中华人民共和国国家标准 GB/T 18681--2002 热喷涂 低压等离子喷涂 镍-钻-铬-铝--钼合金涂层 Thermal spraying--Low pressure plasma spraying-- Ni-Co-Cr-Al-Y-Ta alloy coating 2002-03-10发布 2002~08-01实施 中华人民共和国 发布 国家质量监督检验检疫总局 GB/T 18681--2002 目 次 前言 1 范围 2 规范性引用文件 3 术语和定义 4 设备 5 粉末 6 工件预处理 7 转移弧清理 8 喷涂工艺 9 工件拆卸… 10 涂层返修· 11 涂层后处理· 涂层技术要求· 13 涂层质量检验方法· 附录A（资料性附录） 参考文献 GB/T 186812002 前 本标准的附录A是资料性的附录 本标准由中国机械工业联合会提出。 本标准由全国金属与非金属覆盖层标准化技术委员会归口。 本标准负责起草单位：广州有色金属研究院、中国南方航空动力机械公司。 本标准主要起草人：洪瑞江、周克崧、吴颖、刁楚鹏、戴达煌 I GB/T 18681-2002 热喷涂低压等离子喷涂 镍一钻-铬-铝--铝合金涂层 1范围 本标准规定了低压等离子喷涂镍-钻-铬-铝-钇-钼（NiCoCrAIYTa）合金涂层的技术要求及其试验 方法。 本标准适用于航空发动机高温零部件抗高温氧化和热腐蚀的低压等离子喷涂的NiCoCrAIYTa 涂层。 本标准也适用于MCrAIY（M代表Ni,Co，NiCo等）类低压等离子喷涂涂层 2规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的 否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。 GB/T6462金属和氧化物覆盖层横断面厚度显微镜测量方法（eqvISO1463） GB/T6524金属粉末粒度分布的测定 ——光透法（neqASTMB430） GB/T8642热喷涂层结合强度的测定 GB/T9790 ）金属覆盖层及其他有关覆盖层维氏和努氏显微硬度试验（neqISO4516) GB/T13277 一般用压缩空气质等级 GB/T16545金属和合金的腐蚀腐蚀试样上腐蚀产物的清除（idtISO8407） HB5258钢及高温合金的抗氧化性能测定试验方法 3术语和定义 3. 1 低压等离子喷涂lowpressureplasma spraying（LPPS） 在低压隔离室内进行的等离子喷涂。 3. 2 转移弧清理transferredarccleaning 采用转移型电弧对工件表面进行清理处理，使其清洁和活化，并将工件预热到喷涂所需的温度。 3. 3 检验批（简称：批） 为实施抽样检查汇集起来的粉末或工件。 在粉末检验时，指次购回的总量。 在工件检验时，指一次的交货量。 4设备 SAC 低压等离子喷涂设备应具备以下基本条件： 4.1真空室压力应可以自动控制，以保证真空室压力的稳定；真空管道应配有粉尘过滤器，以减少粉尘 对真空机组和大气环境的污染。 1 GB/T 18681--2002 4.2喷枪操作系统应具备三自由度的操作机；对于形状复杂的工件，如涡轮发动机叶片的喷涂，则必须 具备六自由度的机器人。 5粉末 NiCoCrAIYTa粉末的化学成分及粒度要求见表1。对购人的每一批（次）粉末，在喷涂前应进行复 验，满足要求的粉末方可用于喷涂，其化学成分可采用ICP方法（电感耦合等离子体-原子发射光谱法） 确认，粉末的粒度分布按GB/T6524测定。 表1NiCoCrAIYTa粉末成分及粒度 化学成分 Co Cr Al Y Ta Ni 质量分数（%） 22~24 19~21 7.5~8.5 0.4~0.8 3.5~5.5 余量 粒度范围/μm 5~ 44 6工件预处理 6.1喷涂前工件表面状态 如有特殊需要须经供需双方协商确定。 6.2清洁工件 用氯溶剂或其他除油剂浸泡，超声波清洗去油5min10min。以零件表面水膜连续，油除净为准， 然后用无水酒精清洗。 6.3喷砂粗化 6.3.1对非喷涂区表面进行遮蔽保护。 6.3.2根据粗糙度要求，选择100号～140号粒度的清洁、干燥的白刚玉作喷射磨料。 6.3.3压缩空气的油、水含量符合GB/T13277规定的第三等级规定。空气压力0.2MPa～0.3MPa， 如有特殊需要须经供需双方协商确定。 6.3.4喷砂角度为60°~90°，喷砂距离为50mm~100mm。 6.3.5用干净压缩空气吹掉粘附在基体表面的尘埃或磨料。 6.4工件标记 按照工件编号进行登记。对于厚度及增重要求严格的工件，如涡轮发动机一、二级叶片，应逐一进行 称重，并作登记。 6.5遮蔽及防护 将工件装人喷涂工装中，对非喷涂部位及工装进行遮蔽及防护。 7转移弧清理 7.1预真空度 工件装好后，合上真空室，启动真空系统，使真空室内压力≤6.7Pa。 7.2真空室工作压力 当真空室达到预真空度后，关闭抽气阀门，向真空室内充人氟气，使压力增至6kPa～10kPa。 7.3喷枪功率 启动喷枪，并使电弧功率控制在15kW～30kW，视转移弧电流的大小进行调节。 7.4转移弧电流 调节转移弧电源，使其电流达到一定的水平，以工件棱角不产生烧损为原则。 2 GB/T 18681-2002 7.5工件预热温度 工件经转移弧清理后，其温度应达到700℃900℃。 7.6待喷涂时间 工件经转移弧清理后，应尽快进行喷涂，间隙时间最长不超过15S。 8喷涂工艺 8.1真空室工作压力 转移弧清理完毕，应继续向真空室充人氟气，使真空室压力增至8kPa～12kPa。 8.2喷涂工艺参数 应选用合适的喷涂参数，这些参数包括电弧电流、电弧电压、喷涂距离、喷嘴类型、等离子气压力和 流量、送粉速率等。通过金相分析，以涂层中所包含的未熔颗粒数量、微裂纹、孔隙率以及界面处的第二 相或夹杂的数量最少时所对应的参数为准。 8.3工件冷却 工件喷涂后，真空室应继续维持惰性气氛，工件随炉自然冷却。 9工件拆卸 工件和工装应能很方便地拆开，操作过程中不允许有任何撞击，如发生上述情况，应由技术人员和 质量管理人员研究处理。 10涂层返修 10.1去除涂层。 10.1.1去除涂层的槽液：盐酸（化学纯）、水（去离子水）以体积比1：1混合。 10.1.2 槽液温度：50℃（用于末扩散的涂层）； 槽液温度：70℃（用于扩散的涂层）。 10.1.3浸泡时间：1.5h~2.5h。 10.1.4对非喷涂区的关键部位进行遮蔽保护。 10.1.5连续搅拌槽液，使温度均匀。 10.2去除涂层后，对零件进行冲洗、刷洗、干燥。 10.3重新进行表面处理和喷涂涂层。 按6、7、8章规定进行。 11涂层后处理 11.1扩散处理 喷涂后，经初步检验合格的涂层应进行扩散处理。扩散处理条件见表2。其他材料的扩散处理，参照 该合金的热处理条件。 表2扩散处理条件 工件材料牌号 处理温度及时间 真空室压力 DZ22B 1080℃±5℃，4h和870℃±5℃,32h K417 1080℃±5℃4h 1.33×10-1Pa～1.33×10-2Pa DD402 1080℃±5℃4 h和870℃±5℃,32 h DD3 1020℃±5℃，2h和980℃±5℃，2h 3 GB/T18681—2002 11.2后加工 在大多数情况下，由于尺寸要求或者表面粗糙度要求，涂层在喷涂及热处理完成后，需要进行精加 工。可通过磨削加工达到所需的尺寸，加工参数见表3；可通过液体喷砂或振动光饰处理使涂层达到所 要求的表面粗糙度，液体喷砂工艺见表4；振动光饰处理条件可以根据零件的具体形状和大小，由技术 部门参考表4制定。 表3NiCoCrAIYTa涂层磨削加工参数 砂轮 零件速度/(m/min） 砂轮速度/(m/s) 润滑剂 粗糙度Ra/μm 60号SiC砂轮 60~150 35 水混合液 0. 8 表4·NiCoCrAIYTa涂层液体喷砂工艺参数 使用磨料 空气压力/MPa 喷砂距离/mm 时间/s 120号刚玉砂 0. 4 80~100 25~30 12涂层技术要求 12.1外观 喷涂态涂层应具有均匀的外观，涂层上应无裂纹、分层、剥落或起泡，无不当遮蔽。 12.2厚度 涂层厚度符合设计图纸要求， 12.3增重 对于有增重要求的零件，应根据试验结果，由供需双方讨论确定增重范围。由于增重值与涂层的厚 度分布有一定的对应关系，所以，增重值也可作为涂层验收的根据。 12.4结合强度 喷涂态涂层的平均结合强度应大于50MPa。 12.5杯突试验 在试片上进行，未经扩散处理的涂层应不产生脱层。试验区附近涂层的毛细裂纹或龟裂是允许的。 12.6金相组织 涂层组织均匀，涂层与基体应结合良好，界面无裂纹、空洞等缺陷。孔隙率<2%，未熔颗粒数 量<2%，最大颗粒直径max<10μm。经扩散处理后，在涂层/基体界面处应有明显的扩散带。金相组织 符合图1所示的典型组织。 涂层 扩散层 基体 图1涂层经扩散处理后的金相组织（×400） 4